Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (Тимонин А.С. - Инженерно-экологический справочник), страница 210

Обычно окислительный пиролиз проводят при 600 — 900 С (температура нагрева отходов). При сжигании газов пиролиза дымовые газы меньше загрязнены летучей золой и сажей, чем при пря- Часть 1Х Основное оборудование длн переработки твердых отходов мом сжигании отходов, что позволяет использовать их без дополнительной очистки для выработки водяного пара и в других целях.

Имеются сведения, что тяжелые металлы, содержащиеся в отходах, фиксируются в коксовом остатке; кроме того, при пиролизе шестивалентный токсичный хром превращается в нетоксичный трехвалентный. Окислительный пиролиз отходов осуществляют во вращающихся барабанных реакторах, в шахтных реакторах с вращающимся полом (по типу карусельных печей металлообрабатывающей промышленности), в многоподовых реакторах, в реакторах с псевдоожижснным слоем. Указанный метод считается перспективным направлением ликвилации специальных промышленных твердых отходов и осадков сточных вод.

Сухая перегонка (сухой пиролиз)— зто метод термической переработки отходов, обеспечивающий их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и химического сыры, что способствует созданию бсзотходных и малоотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов. Под сухим пиролизом понимают процесс термического разложения отходов, твердого и жидкого гоплива без доступа кислорода. В результате сухого пиролиза отходов образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие продукты и твсрдый углеродистый остаток.

Количество и качество проауктов сухого пиролиза зависят от состава отходов и температуры про- цесса, В зависимости от температуры различают три вида сухого пиролиза: — низкотемпературный пиролиз, или полукоксование (450 — 550 С), при котором максимален выход жидких продуктов и твердого остатка (полукокса) и минимален выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания; — среднетемпературный пиролиз, или среднетемпературное коксование (до 800 С), при котором выход газа увеличивается при уменьшении его теплоты сгорания, а выход жидких продуктов и коксового остатка уменьшается; — высокотемпературный пиролиз, или коксование (900 — 1050 С), при котором минимален выход жидких продуктов и твердого остатка и максимален выход пиролизных газов с минимальной теплотой сгорания.

Низкотемпературный пиролиз отходов осуществляют с целью получения первичной смолы — наиболее ценного источника жидкого топлива и различных химических продуктов. Сухой пиролиз некондиционных каучуков позволяет получать мономеры, которые могут быть вновь использованы в производстве синтетических каучуков. Полукокс содержит некоторое количество летучих и может быть использован в качестве энергетического и бытового топлива. Основной целью высокотемпературного сухого пиролиза отходов является получение высококачественного горючего газа.

При высокотемпературном сухом пиролизе первичные пары смолы и пиролизный газ, двигаясь через слой отхо- 993 Глава 4. Оборудование для ~пермических методов переработки отходов дов и соприкасаясь с раскаленными стенками реактора и поверхностью уже образовавшегося кокса, подвергаются вторичным изменениям. Первичная легкая смола термически разлагается с выделением горючих газов, тяжелой смолы и смоляного кокса. Подвергается термическому разложению и первичный пиролизный газ.

В результате этих процессов уменьшается выход смолы и содержание в ней легких ценных фракций. За счет разложения первичной смолы увеличивается выход пиролизного газа. Снижение теплоты его сгорания происходит вследствие разложения углеводородных компонентов первичного пиролизного газа. Обычно теплота сгорания пиролизного газа д„', 12 — !5 МДж/м'; такой газ можно транспортировать на значительные расстояния.

Кокс, получаемый при сухом пиролизе отходов, можно использовать в различных целях, в зависимости от его состава и физических свойств. При пиролизе твердых отколов нефтеперерабатывающих производств кокс с зольностью до 50 % послс небольшой дополнительной обработки может быть применен в качестве заменителя природных и синтетических углсродсодержащих материалов.

Коксовый остаток поспе пиролиза осадков сточных вод можно использовать в качестве сорбента на станциях водоподготовки и очистки сточных вод. При пиропизе изношенных автомобильных покрышек получают газовую сажу, широко используемую в производстве резиновых технических издепий, пластмасс, типографских красок, пигментов. Возможны и другие 994 направления использования твердого углеродистого остатка. Сухой пиролиз отходов можно осуществлять в реакторах с внешним и внутренним обогревом. Внешний обогрев применяют в реакторах в виде вертикальных реторт, во вращающихся барабанных реакторах. В этих аппаратах пиролизные газы не подвергаются какому-либо разбавлению газовыми теплоносителями, поэтому характеризуются высокой теплотой сгорания. Ввиду отсутствия фильтрации через слой отходов газовых теплоносителей пиролизный газ этих реакторов содержит минимальное количество пыли.

В реакторах с внутренним обогревом (вертикальные шахтные, с псевдоожиженным слоем, вращающиеся барабанные) в качестве теплоносителя используют газы„нагретые до 600 — 900 С и химически не реагирующие с отходами ~инертные и горючие газы, не содержащие кислорода). Наиболее целесообразно в качестве теплоносителя использовать рециркулирующий пиролизный газ. При этом исключается разбавление продуктового пиролизного газа и ухудшение его качества. В связи с применением газообразных теплоносителей повышается запыленность продуктового пиролизного газа. В то же время, внутренний обогрев конвекцией позволяет существенно интенсифицировать процесс пиролиза и сократить габариты реакторов по сравнению с внешним обогревом за счет теплопроводности. Исследования процессов сжигания, окислительного и сухого пиролиза различных осадков сточных вод позволили установить, что су- Часть 1Х Осиовяое оборудование дяя переработки твердых отходов хой пиролиз наиболее экономически эффективен и оказывает наименьшее влияние на окружающую среду.

Наиболее эффективным способом утилизации твсрдых органических отходов на современном уровне развития техники также признан пиролиз, Однако в отношении целесообразности сухого пиролиза или сжигания твсрдых бытовых и некоторых промышленных отходов мнения специалистов расходятся.

Наиболее перспсктивным считают пиролиз специальных промышленных отходов, прямое сжигание которых затруднено, а также осадков сточных вод. Резиновые смеси наряду с каучуками содержат и другие соединения: наполнители, вулканизующие вещества, ускорители и активаторы вулканизации, противостарители, мягчители и др. Ряд ингредиентов смесей образует с каучуками химические соединения. Поэтому трудно с достаточной точностью описать механизм пиролиза резины. Выход твердого продукта при пиролизе в основном определяется количеством наполнителей и нелетучих органических компонентов в исходной резине, а петучие продукты образуются в результате деполимеризации каучуков и термических превращений других органических составляющих.

Состав продуктов пиролиза зависит как от типа исходного сырья, гак и от условий проведения процесса. Пиролиз отходов может провоаиться при режиме, обеспечивающем вибо получение газа и твердого осгатка при минимальном выходе или враже полном отсутствии смолы, либо получение смолы в качестве одного из целевых продуктов. Минимальной температурой пиролиза, очевидно, слсдует считать 500 С.

В условиях постепенного нагрева и быстрой эвакуации парогазовой смеси из рсактора при этой тсмпературе достигается максимальный или близкий к максимальному выход жидких продуктов. Чтобы увеличить выход газа и твердых углеродистых продуктов, необходимо обсспсчить условия для вторичных превращений парогазовых продуктов первичного разложения.

Пиролиз изношенных шин. Измельченные шины подают во вращающуюся печь с наружным обогревом (рис. 4.5), где при 500 — 800 С они подвергаются термическому разложению; время пребывания в печи составляет 10 — 20 мин. Основными продуктами разложения являются твердый углеродистый остаток и смола. Газ после щелочной промывки в скруббере (для очистки от сернистых соединений) используется на этой же установке в качестве топлива для обогрева печи и других Рис.

4.5. Установка для пиролиза изношен- ных шин: 1 — измельченные шины; П вЂ” смолы; П1— газ; й' — стальной корд; и — углеродистый продукт; 1 — питатсль; 3 — арашаюшаяся печь; 3— холодильник; 4 — сепаратор; 5 — скруббср; 6 — сборник смолы; 7 — газгольдер Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов Рис.

4.6. Технологическая схема пиролиза осадков сточных вод с выделением пирокарбона, первичного дегтя, пзза, воска: 1 — склад сухого осадка; 2 — дробилка; 3 — транспортер; 4 — загрузочный бункер; 5 — пиролизная печь; б — газосборник; 7 — водоотделитсль; 8 — охладитсль первичного газа; 9 — скруббср аля СО,; 10 — скруббер для Н,Б; П вЂ” мокрый газгольдер; 12 — хранилище смолы; 13— хранилише бензина; 14 — отходы воска для переработки; 15 — резервуар для бензина; 16— зкстрактор; 17 — промежуточная емкость; 18 — насос; 19 — кристаллизаторы; 20 — центрифуги; 21 — резервуар для плавления воска; 22 — транспортер; 23 — закрытый транспортер для промывки воска; 24 — резервуар вторичного плавления; 25 — насос; 2б — фильтры; 27 — емкость зля бензина; 28 — насос", 29 — промежуточная емкость; 30 — насос; 31 — барбатсры для регенерации желсзосодового раствора целей. Изменяя условия проведения процесса, можно в широких пределах варьировать выход продуктов пиролиза.